信号与系统实验指导书级A.docVIP

实验1 非正弦周期信号的分解与合成 一、实验目的 1．用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅里叶级数各项的频率与系数作比较； 2．观测基波和其谐波的合成。 二、实验设备 1．TKSS-D型 1台 1．任何电信号都是由各种不同频率、幅值和初相的正弦波迭加而成的。对于周期信号由它的傅里叶级数展开式可知，各次谐波的频率为基波频率的整数倍。非正弦周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅值相对大小是不同的。将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各奇次谐波频率的电路上。从每一带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。本实验的结构图如图3-1所示，其中所用的被测信号是50Hz的方波。 2．实验装置的结构图 图3－1实验结构图 图3－1中LPF为低通滤波器，可分解出非正弦周期信号的直流分量。BPF1～BPF6为调谐在基波和各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。 3．各种不同的波形及其傅氏级数的表达式分别为 方波 三角波 半波 全波 矩形波 四、实验内容及步骤 1．观测“非正弦周期信号的分解与合成”单元中的信号源，将其输出的50Hz方波信号接至信号分解实验模块的输入端。 2．将BPF1～BPF6的输出分别接至示波器，观测各次谐波的幅值，并列表记录。（需记录7个波形） 3．将方波分解所得的基波、三次谐波分别接至加法器的相应输入端，观测加法器的输出波形，并记录之。 4．在步骤3的基础上，再将五次谐波分量加到加法器的输入端，观测相加后的合成波形，并记录之。 五、实验报告 1. 根据实验测量所得的数据，绘制信号源中方波信号波形，并画出其频谱图。 2．根据实验测量所得的数据，在同一坐标纸上绘制方波分解后所得的基波和各次谐波的波形，并画出其频谱图。 3．将实验步骤“3”所得的基波和三次谐波合成后的波形一同绘制在同一坐标纸上。 4．将实验步骤“4”所得的基波、三次谐波、五次谐波合成的波形一同绘制在同一坐标纸上。 六、实验思考题 1．什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项； 2．分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因。  实验2 信号的无失真传输 一、实验目的 1．了解信号的无失真传输的基本原理； 2．熟悉信号无失真传输系统的结构与特性。 二、实验设备 1．TKSS-D型 1台 1．设计一个无源（或有源）的无失真传输系统； 2．令幅值固定、频率可变化的正弦信号作为系统的输入信号，测量系统输出信号的幅值和相位。 四、实验原理 1．信号的无失真传输是指通过系统后输出信号的波形与输入信号的波形完全相同,只有幅值上的差异和产生一定的延迟时间,具有这种特性的系统称为无失真传输系统。令输入信号为X（t）,则系统的输出为 y(t)=kx(t-t0) 式中k,t0为常量，对上式取付氏变换，则有 Y(jω)=kX(jω)e-jωt0 H(jω)= k e-jωt0 |H|＝k k为非零常数 t00 2．实验电路系统 图8－1无失真传输的电路图 其中R1=R2=20k，C1=C2=1uF 它的频率特性为 五、实验步骤 1．利用本实验箱上“通用电路单元一”中相关元件组成图8-1所示的模拟电路。 2．在模拟电路的输入端输入一个正弦信号，要求信号峰峰值为4V，频率改变，分别为1K，2K，3KHz. 3. 用示波器两个探头同时观察输入、输出信号的幅值和相位。 六、实验报告 1．画出信号无失真传输系统的模拟电路。 2. 依据观测数据，在同一坐标系下绘制三种不同频率下输入、输出信号波形。 七、实验思考题 1．为什么输出信号波形与输入信号波形相同？ 2．分析无失真传输系统的结构特点，如果、，则系统的|H(jω)|和会产生什么变化？  实验3 无源与有源滤波器 一、实验目的 1. 了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性； 2．分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性。 二、实验设备 1．TKSS-D型1台 1．测试无源和有源LPF(低通滤波器)的幅频特性； 2．测试无源和有源HPF(高通滤波器)的幅频特性； 3．测试无源和有源BPF(带通滤波器)的幅频特性； 4．测试无源和有源BEF(带阻滤波器)的幅频特性； 四、实验原理 1．滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频率范围）的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器，也可由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。 根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的